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引言

我国塑料制品应用广泛，需求量非常大，为了充分发挥塑料制品的作用，必须采用优良的涂料进行涂装。目前市面上塑料漆以溶剂型为主，对环境污染严重，能耗大。水性涂料又称水性漆，是以水为溶剂或分散介质的树脂类涂料，在欧洲已被普遍应用。水性漆的稀释剂主要成分是水，在使用水性漆进行喷涂过程中，挥发出的气体大部分是水气，而溶剂型涂料在喷涂过程中挥发的气体多为有机溶剂，造成严重的环境污染，因此，水性漆的使用很大程度上降低大气中挥发性有机化合物（VOC）浓度和总量，环境友好型水性塑料涂料的开发和应用势在必行，据报道，全球每年水性塑料涂料的需求量以大于10%的速度递增，美国塑料用水性涂料增长高达17%。

目前，国内外对应用于ABS、PS、PC/ABS、PVC、PE、PP等塑料的水性漆乳液已经进行了很多研究

[1-3]

。 水性塑料漆专用乳液有聚丙烯酸酯乳液及其改性乳液、聚氨酯乳液及其改性乳液、聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液及其改性乳液、有机硅树脂、有机氟树脂和醇酸树脂等。

1  聚丙烯酸酯(PA)乳液及其改性乳液

    聚丙烯酸酯乳液可通过乳液聚合方法制备，制备体系主要包括水、乳化剂、单体、引发剂及其它添加剂。聚丙烯酸酯具有物美价廉、反应条件温和，原料来源广泛等优点，其乳胶膜透明性高、柔韧性好、耐候性好，但其在硬度、耐水性、耐刮伤等方面性能较差，直接使用难以满足高性能材料的要求，但可以通过改性使其在保持原有优点的同时克服性能缺陷。如罗门哈斯公司在乳液聚合过程中特别加入一些功能性的单体，使得水性丙烯酸乳液和水性铝银浆具有良好的配伍性和相容性，成膜过程中帮助引导水性铝粉的定向排列，从而获得表观效果良好的水性塑料银粉漆。

聚丙烯酸酯乳液改性的常见途径为：交联改性、水性聚氨酯(PU)改性、有机硅和有机氟改性、聚丙烯酸酯微乳液和聚丙烯酸酯无皂乳液、纳米颗粒改性。

1.1

交联改性

交联改性是指在乳液聚合过程中引入可交联的基团如胺基、乙酸乙氧基、酞胺基、双丙酮基等，乳液成膜时会发生交联反应，得到较高的交联密度的涂膜，从而提高耐化学品性和硬度。

李卓麟等利用预乳化半连续乳液聚合工艺

[4]

，选用丙烯酸酯类单体为主要原料，合成了室温交联聚丙烯酸酯乳液。发现当阴/非离子乳化剂配化为2:1，乳化剂用量为3%，引发剂用量为0.5%时，乳液聚合效果最优，此时乳液室温成膜性好，所制漆膜的综合性能达到最佳。王坚等将水分散的丙烯酸树脂通过改性接入双键后形成一种水溶性的活性低聚物

[5]

，研制的水性涂料用作塑料罩光清漆时具有极佳的附着力，解决了一般水性涂层相对于普通涂层在光泽、硬度、耐磨性、耐水性等方面的劣势。

1.2

水性聚氨酯改性

由于水性聚氨酯以水为介质，具有节能、不燃、加工方便等优点，但单一的聚氨酯树脂价格高，涂膜耐水性差。而聚丙烯酸酯具有良好的耐水性、机械性能和耐老化性且成本较低，但其耐磨性和耐有机溶剂性较差。因此用水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯，可以将聚氨酯的高耐磨性、良好的机械性能和聚丙烯酸酯良好的耐候性、耐水性等结合，从而制得涂膜性能优异的复合乳液

[6]

。

Chai等以阴离子水性聚氨酯分散体为种子进行无皂乳液聚合

[7]

，分别制备了核壳型和交联互穿网络结构的聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液。Athawale等采用预乳化半连续乳液聚合法

[8]

，将St、BA及AA与聚氨酯分散液共聚，制得了核壳型聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液，并将其与物理混合法制得的复合乳液进行比较，结果表明共聚乳液比共混乳液具有更好的稳定性。

1.3

复合改性

复合改性包括环氧树脂改性、有机硅改性和有机氟改性。

1.3.1

环氧树脂改性

环氧改性丙烯酸酯是在乳液环氧树脂分子链的两端引入丙烯基不饱和双键，然后与其他单体共聚，得到的乳液既具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良的防腐蚀性，又具有丙烯酸酯的光泽度、丰满度和耐候性好等特点，且价格低廉，适用于装饰性要求特别高的场合，如塑料表面涂装、加工过程（如表面处理、电镀、烫金、镀膜等）的需要。

刘运学等以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)和苯乙烯(St)为共聚单体

[9]

，自制的环氧树脂(EP)乳液为改性剂，采用预乳化法制得环氧树脂改性丙烯酸酯乳液。制得的环氧树脂改性丙烯酸酯乳液稳定性良好、胶膜吸水率小于5.0%、附着力为1级。

1.3.2

有机硅改性

丙烯酸酯乳液多为线性结构缺少交联点，耐水性和抗热性较差，聚硅氧烷则具有优异的耐热性、耐水性和耐候性。二者结合极大地提高丙烯酸酯乳液的综合性能

[10]

。

Huang K等人采用聚硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液

[11]

，发现乳液成膜的疏水性和热稳定性随着聚硅氧烷量的增大而提高。Paiphansiri U等采用细乳液聚合法制备了以硅油为核

[12]

、轻度交联的聚丙烯酸酯为壳的软核硬壳型有机硅-聚丙烯酸酯复合乳液，通过改变壳层交联度可以有效调节复合乳液的疏水性能。Wenbo Liao等将盐偶联剂改性的聚丙烯酸酯乳液(PAE)直接与硅胶共混

[13]

，制备了聚合物与二氧化硅的杂化乳液(PAES)。研究证明与PAE相比，PAES有更好的成膜稳定性。

1.3.3

有机氟改性

氟原子电负性大、半径小、电离能高的特点使含氟聚合物具有低表面自由能和良好的物理化学稳定性。有机氟改性丙烯酸酯使聚合产物的耐候性、耐沾污性、耐酸耐碱、疏水疏油以及热稳定大幅提高。

李卓麟等利用含氟丙烯酸酯单体对室温交联聚丙烯酸酯乳液进行改性

[15]

。将聚丙烯酸酯的主链或侧链上的Ｃ-Ｈ键被Ｃ-Ｆ键取....